大桥桥梁工程施工中的选材问题分析

权宇昊

(浙江绿城佳园建设工程管理有限公司萧县分公司，安徽 宿州 235200）

岱湖大桥工程位于滨湖路中段，是一座横跨萧县岱湖的15 跨景观桥，通过桥梁向西连接岱湖路，向东连接岱河路。工程定位为岱湖新城的重要基础设施，根据设计图纸的信息，建成后桥梁全长386.6m，桥梁宽度为40m。桥梁设计规范遵循《城市桥梁设计规范》 （CJJ11-2011）、《公路桥涵设计通用规范》 （JTG D60-2015） 等。

1 施工场地的地质地貌条件

岱湖大桥项目施工场地位于萧县凤北新区，该区域地属平原区，地面高程在33.15～34.13m 之间，整体地势平坦。桥梁周边没有复杂房屋、建筑设施，道路沿线多为农田、果园以及少量水塘。

根据地下水勘测报告，地下水位稳定水深埋深3.4～5.4 m，标高在28.27～29.76m 之间，随着季节和降水变化，地下水位在升降幅度在1.5m 左右。根据地质勘查报告，在桩基设置范围内穿越13 层土，其中层1～层4 为新近堆积图，施工条件较差；层5 为一般堆积土，施工条件一般；层6～层7位老堆积土，具有良好工程条件；层8~层13 的工程性质好，它们分别为强风化石灰岩、中等风化石灰岩、泥岩、泥岩、强风化砂岩、中等风化砂岩。

对于土层进行力学分析，第9 层泥岩饱和单轴抗压强度平均值为0.378MPa，极限侧阻力标准值为120KPa，承载力基本容许值为300KPa；第11 层泥岩饱和单轴抗压强度平均值为0.476MPa，极限侧阻力标准值比第9 层稍高，测算结果为150KPa，承载力基本容许值为400KPa；第12 层强风化砂岩极限侧阻力标准值为160KPa，承载力基本容许值为350KPa；第13 层中风化砂岩饱和单轴抗压强度平均值为46.63MPa，极限侧阻力标准值和承载力基本容许值分别为200KPa、2000KPa。

大桥整体抗震设防烈度为7 度，针对场地的地震效应进行勘察，基本地震加速度值为0.1g。根据现场实测波速资料，图层等效剪切波速Vse=168.6~171.7m/s，平均值为170.15/s，根据以上数据判定地土类型为中软场地土。桥梁结构拱肋设计，如表1 所示。

表1 拱肋主要参数

2 主要技术标准

桥梁设计道路等级为城市主干路级，满足城-A 级荷载，人群荷载按《城市桥梁设计规范》 （CJJ 11-2011） 取值。河道方面，常水位、控制水位、洪水位分别为30m、31m、33.5m，抗震要求满足设防烈度7 度，地震加速度值为0.1g。按照设计图纸预期，桥梁使用寿命为100 年，环境类别为I类，安全等级为一级。标准横断面：4m（人行道） +3.5m（非机动车道） +1.5m（绿化带） +22m（机动车道） +1.5m（绿化带） +3.5m（非机动车道） +4m（人行道） =40m。

桥梁结构设计安全等级为一级，针对成桥运营阶段最不利荷载组合结构验算，采用的有限元软件为MIDAS CIVIL 2012，通过它可以对岱湖带桥各阶段的受力情况进行分析，针对内力、应力、位移进行校核。此外，考虑到桥梁荷载自重、二期横载、温度、不均匀沉降、混凝土收缩等。

关于一、二期横载计算，前者按照结构实际重量计算，后者根据栏杆、铺装等操作进行计算。按照设计图纸，温度荷载体系升温20℃、降温30℃。

3 主要材料技术指标

3.1 混凝土材料设置

桥梁的主拱圈部分采用的混凝土为C40，拱上侧墙、护拱、桥台台身、桩基、人行道板等位置选用的混凝土为C30。桥面铺装采用沥青混凝土，水泥的强度等级为42.5、52.5、62.5 的硅酸盐水泥，桥梁的板梁部位采用同一种水泥。对于细骨料材料要求，采用天然中粗河砂，然后使用专门机组进行机制，保证细度模数在2.6~3.2 之间，含泥量＜2%，泥块含量＜0.5%，符合JTG E42-2005 规定。粗骨料应连续级配，碎石处理采用锤击式破碎生产，碎石粒径＜20mm，避免后续混凝土浇筑困难或振捣不密实。

在混凝土正式施工前，应对骨料进行碱活性试验，优先使用活性骨料。需要特别注意的是，不应使用碱-碳酸盐反应活性骨料或膨胀率＞0.2%的碱-硅酸反应活性骨料。基于此，碱-硅酸反应活性骨料的膨胀率应控制在0.1~0.2%，确保总碱含量＜3kg/m3，且应经碱-骨料反应抑制措施有效性验证合格[1]。

混凝土拌和与养护，应符合JGJ 63-2006 的规范，拌和物中的氯离子总量小于胶凝材料总量的0.06%。为了保证混凝土的性能，采用的矿物掺合料为粉煤灰，氯离子含量小于0.02%，性能符合GB/T 1596-2005 中关于I 级粉煤灰的规范。对于外加剂的选择，应考虑其品质稳定性，以及与胶凝材料的相容性。减水剂采用高效聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺入量应根据水泥适用性实验而定。

3.2 泡沫混凝土以及其他材料

桥梁工程采用的拱上填料为泡沫混凝土，其制作主要原料有水泥、骨料、掺合料、外加剂、泡沫剂、水等，需满足JG/T266-2011 的规范。根据泡沫混凝土的应用场景考虑，混凝土试模采用规格为100mm×100mm×100mm，现场浇筑24h后脱模，养护时间至少达到28 天。干密度等级要满足A10，抗压强度达到3.5~5MPa，容重为10kN/m3。

钢板预埋刚配件采用Q235NH 钢材，符合GB/T 4171-2008 的规定，对于焊接材料选择，需进行一定的焊接试验，确保所选焊条、焊剂、焊丝符合相关国家标准。

3.3 混凝土材料以及保护层厚度

根据设计图纸，本次工程环境类别为I 类，同时结构设计基准期为100 年，因此要求混凝土耐心性满足《混凝土结构耐久性设计规范》等要求。混凝土强度等级为C30，最大水胶比、胶凝材料用量应满足0.55%、280~400kg/m3；C40 混凝土，相应参数应满足0.45%、320~450kg/m3；C50 混凝土，水胶比应满足0.36%，胶凝材料用量为360~480g/m3。

为了保证桥梁的耐久性，应尽可能降低水泥中的氯离子，避免拌合料（水泥、矿物掺合料等） 引入增高水溶氯离子容量。对于钢筋混凝土构件同样有所要求，即不超过胶凝材料0.1%，同时严禁使用碱活性基料。工程使用的硅酸盐水泥，要求含有的氯离子含量＜0.06%。不宜采用早期强度较高的水泥和高C3A 含量的水泥，确认最终水泥品种后，将其与掺合料（外加剂等）进行复配试验，保证匹配水泥性能优良。

按照I 类环境取值满足混凝土保护层厚度，普通钢筋、预应力钢筋要求满足规范要求，工程的构件最小保护层厚度如下：基础和桩基承台40mm；拱圈、拱上建筑（受力主筋）30mm；人行道构建、栏杆（受力主筋） 20mm，箍筋20mm；缘石、中央分隔带等行车道构件30mm；收缩、温度、分布、防裂等表层钢筋15mm。

4 结语

综合上述，桥梁工程主要采用C30、C40、C50 强度等级的混凝土。桥梁结构设计的基准期、使用寿命为100 年，为了保证桥梁的耐久性，要求尽可能降低水泥中的氯离子含量，控制在0.06%以下。同时不同掺合料与水泥搭配，需要进行一定的复配试验，遵循相关技术和施工规范，确保水泥性能符合要求。